CN215300223U - 一种带电加热功能的电池模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了锂电池领域的一种带电加热功能的电池模组，内部设有加热装置，电池模组与放电开关、放电负载、分流器连接构成放电回路，加热装置与放电加热开关、放电负载连接构成第一加热回路；电池模组与充电开关、充电机、分流器连接构成充电回路，加热装置与充电加热开关、充电机连接构成第二加热回路，充电机与BMS通信连接；BMS控制放电开关、放电加热开关、充电开关、充电加热开关、加热装置的通断，还与整车控制器、分流器、电池模组电连接。本实用新型结合锂电池特性，解决了锂电池在低温环境下无法发挥锂电池快速充、放电的问题，保证了锂电池在低温环境下可以实现持续长时间大电流的充、放电要求，提高了锂电池的工作时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂电池领域，具体是一种带电加热功能的电池模组。
背景技术
锂电池充放电过程是一种化学反应过程，环境温度对锂电池包充放电效率、性能都有着很大的影响。
第一，在低温环境下，锂电池的充、放电效率会很低。具体而言，对于充电过程，低温环境下的大电流充电很容易把电池单体电压拉高，造成BMS提前上报充电结束，实际电池还未充满，导致电池的充电效率降低。对于放电过程，低温环境下，大电流放电会拉低电池单体电压，BMS会提前上报电池电压过低故障，提醒驾驶员进行充电，此时实际电池的电量还未放完，从而就会常常出现电池“不存电”的现象，严重影响到锂电池的使用效率，也无法发挥锂电池充电效率高的特点。
第二，电池处于低温环境下进行大电流充、放电时，对电芯具有很大损害，长时间会降低电池的使用寿命。如前所述，锂电池低于一定温度时，充电时容易导致电池单体电压虚高，提前触发电池的满电逻辑，导致电池电量没有实际充满电，同时放电时，低温环境下，大电流放电会拉低电池单体电压，提前触发单体欠压故障，导致电池电量没有真正放完。
实用新型内容
为了提高电池在低温环境下的充放电效率以及使用寿命，本实用新型发明了一种带电加热功能的电池模组，可以实现在低温环境下提高锂电池充放电效率，延长锂电池的使用寿命。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种带电加热功能的电池模组，其内部设有加热装置，电池模组包括放电状态与充电状态；在放电状态，电池模组与放电开关、放电负载、分流器连接构成放电回路，所述加热装置与放电加热开关、放电负载连接构成第一加热回路；
在充电状态，电池模组与充电开关、充电机、所述分流器连接构成充电回路，加热装置与充电加热开关、充电机连接构成第二加热回路，所述充电机与BMS通信连接；
所述BMS控制放电开关、放电加热开关、充电开关、充电加热开关、加热装置的通断，还与整车控制器、分流器、电池模组电连接。
作为本实用新型的改进方案，所述放电开关两端并联有预充开关与预充电阻，所述预充开关、预充电阻串联连接，预充开关通过所述BMS控制通断。
作为本实用新型的改进方案，所述放电开关为接触器。
作为本实用新型的改进方案，所述BMS通过DC/DC模块供电，所述DC/DC模块的正负极分别连接在电池模组两端，所述DC/DC模块通过钥匙开关控制上电。
作为本实用新型的改进方案，所述放电回路与充电回路中还设有第一熔断器。
作为本实用新型的改进方案，所述第一加热回路与第二加热回路中还设有第二熔断器。
有益效果：本实用新型可以实现锂电池在低温环境性快速加热的功能，保证锂电池在低温环境下可以在较短时间内将电池温度加热到锂电池的高效率温度区间，提高锂电池工作效率，使锂电池在低温环境下充电和放电过程中都可以进行加热，保证锂电池在充电和放电过程都处于一个稳压平台，提高锂电池的充电效率以及延长锂电池放电时间。
附图说明
图1为本实用新型电池模组放电状态的电路原理图；
图2为本实用新型电池模组充电状态的电路原理图；
图3为本实用新型电池模组的充放电过程电加热原理图；
图4为本实用新型加热装置原理图。
图中：1-BMS；2-DC/DC模块；3-电池模组；4-第一熔断器；5-预充开关；6-预充电阻；7-放电开关；8-放电加热开关；9-第二熔断器；10-加热装置；11-放电负载；12-分流器；13-钥匙开关；15-充电机；16-充电开关；17-充电加热开关。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
一种带电加热功能的电池模组，电池模组由多个锂电池进行串并联而成，可以为整车提供高压大电流。电池模组通过BMS管理控制。BMS内部包括电源模块、检测模块以及CAN通信模块，其中电源模块与DC/DC模块2连接，通过DC/DC模块2供电。
DC/DC模块2的正负极分别连接在电池模组3两端，DC/DC模块2通过钥匙开关13控制上电。当钥匙开关13闭合时，DC/DC控制端C上电，DC/DC工作，将电池模组3的高压电流B+、B-转成低压电流12V+、12V-给BMS供电。
BMS还检测电池模组3的内部电池单体温度信息，实时采集锂电池单体以及充电座温度信息，并与整车控制器通过CAN通信连接。
电池模组3的内部设有加热装置10，参见图4，加热装置10是由多根电阻丝10-1串并联构成的加热膜，加热膜均匀布置在电池模组3的一侧，当加热装置工作时，可以将电能转化为热能，从而给电池模组3加热，使电池温度快速上升。
如图1所示，在放电状态，电池模组3与放电开关7、放电负载11、分流器12连接构成放电回路，加热装置10与放电加热开关8、放电负载11连接构成第一加热回路。
放电开关7可设为接触器，通过BMS控制放电回路的通断，放电加热开关8可设为继电器，控制第一加热回路的通断。放电负载11为电池模组的高压放电端，用于连接整车控制器的输入端，为整车提供高压电源。分流器12串联在放电回路的负极，实时监测放电过程的电流大小。
放电加热原理如下：
BMS上电之后，检测放电开关7和以及放电加热开关8的状态，同时会检测电池模组3内部电池单体温度信息，如果开关有闭合的状态，BMS会上报开关粘连故障，若无粘连，BMS会通过CAN通信模块与整车控制器进行通信。
当整车控制器向BMS发送放电需求时，此时BMS会根据电池单体温度进行判断，若此时电池单体温度过低时，BMS先闭合放电加热开关8，让第一加热回路工作，给电池模组3进行加热，同时BMS的CAN通信模块会发送整车放电加热提醒，提醒驾驶员电池模组3处于放电加热过程。当电池达到一定温度时，此时BMS断开第一加热回路，暂停对电池模组3的加热处理，然后闭合放电回路的放电开关7，电池模组3的电流输出高压电流到放电负载11。
该放电过程中，先闭合第一加热回路为电池模组3加热，然后闭合放电开关实现大电流放电的方法，可以保证锂电池处于合适的温度区间内放电，不会造成大电流放电拉低电池单体电压，可以保证锂电池长时间处于稳定的电压平台，进而可以保证锂电池处于高效率放电区间，尽可能加长锂电池放电时间，提高使用效率。
放电过程中，分流器12会实时检测放电回路的电流，并实时计算剩余电量SOC的值，当电池的剩余电量过低时，BMS会通过CAN通信将电池电量反馈给整车控制器，并提醒整车控制器进行充电。
作为一种优选的实施方式，放电开关7两端并联有预充开关5与预充电阻6，预充开关5、预充电阻6串联连接。预充开关5、预充电阻6以及电池模组3构成了预充回路。
预充开关5可设为继电器，通过BMS控制预充回路的通断，预充电阻6用于对预充回路的电压进行下拉控制，防止预充回路的高电压对预充开关5在闭合时造成粘连损害。当叉车电机制动时，会产生反向高压电流，此时BMS控制预充开关5闭合，高压电流会通过预充回路为电池模组3进行充电，减少高压大电流对放电开关7的损害。
同时，当电池模组3需要大电流放电时，BMS上电后先检测预充开关5的状态，如有黏连情况上报继电器故障，如果没有故障，BMS电池管理系统1在断开第一加热回路之后，先闭合预充开关5，通过预充回路对电池模组3的高压电流进行分压，然后载闭合放电开关7，降低高压对放电回路上的主接触器的损坏。
如图2所示，在充电状态，电池模组3与充电开关16、充电机15、分流器12连接构成充电回路，加热装置10与充电加热开关17、充电机15连接构成第二加热回路，充电机15与BMS1通信连接。
充电开关16为快充继电器，通过BMS控制充电回路的通断。充电加热开关17为通过BMS控制充电加热回路的通断，实现充电加热回路的功能。充电活路与放电回路共用分流器12，可检测充电回路中的电流，可以计算充电过程的电量大小。充电机15包括电源模块，CAN通信模块，充电机15通过充电模块给BMS的电源模块供电，保证BMS正常工作，通过CAN通信模块与BMS的CAN通信模块相连，使BMS可以实时与充电机15进行通信。
充电加热原理如下：
当电池模组3连接充电机11并处于充电状态时，BMS通过CAN通信与充电机11进行通信，并发送充电电流需求，此时BMS的检测模块检测到电池模组3的温度过低时，BMS先闭合充电加热开关17，使得第二加热回路导通，此时充电机15输出一定功率的电流给第二加热回路供电，加热装置10快速为电池模组3加热。当电池模组3达到一定温度时，BMS断开第二加热回路，暂停充电加热开关17工作，然后BMS闭合充电开关16，充电机15根据充电逻辑对电池模组3进行大电流快充。由于电池模组3经加热后处于合适的温度区间内，大电流充电不会导致电池电压虚高，也不会提前触发充满电逻辑，电池模组3会处于一个比较稳定的电压平台，可以进行长时间的充电过程，保证锂电池真正充满电，进而提高了充电效率。
作为一种优选的实施方式，上述放电回路与充电回路中还设有第一熔断器4，共用一个第一熔断器4，可以防止电池模组在充放电过程由于电流过大而导致短路，保护电池不会发生短路等危险。
作为一种优选的实施方式，上述第一加热回路与第二加热回路中还设有第二熔断器9，共用一个第二熔断器9。第二熔断器9为熔断丝，防止加热回路电流过大导致短路。
如图3所示，本实用新型在放电回路、充电回路导通前，首先通过第一加热回路、第二加热回路对电池模组进行加热，使电池模组处于高效率的温度范围，再进行充放电工作，达到良好的充放电效果。
本实用新型结合锂电池特性，解决了锂电池在低温环境下无法发挥锂电池快速充、放电的问题，保证了锂电池在低温环境下可以实现持续长时间大电流的充、放电要求，提高了锂电池的工作时间。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种带电加热功能的电池模组，其内部设有加热装置(10)，电池模组(3)包括放电状态与充电状态；其特征在于，在放电状态，电池模组(3)与放电开关(7)、放电负载(11)、分流器(12)连接构成放电回路，所述加热装置(10)与放电加热开关(8)、放电负载(11)连接构成第一加热回路；
在充电状态，电池模组(3)与充电开关(16)、充电机(15)、所述分流器(12)连接构成充电回路，加热装置(10)与充电加热开关(17)、充电机(15)连接构成第二加热回路，所述充电机(15)与BMS(1)通信连接；
所述BMS(1)控制放电开关(7)、放电加热开关(8)、充电开关(16)、充电加热开关(17)、加热装置(10)的通断，还与整车控制器、分流器、电池模组(3)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种带电加热功能的电池模组，其特征在于，所述放电开关(7)两端并联有预充开关(5)与预充电阻(6)，所述预充开关(5)、预充电阻(6)串联连接，预充开关(5)通过所述BMS(1)控制通断。
3.根据权利要求1所述的一种带电加热功能的电池模组，其特征在于，所述放电开关(7)为接触器。
4.根据权利要求1所述的一种带电加热功能的电池模组，其特征在于，所述BMS(1)通过DC/DC模块(2)供电，所述DC/DC模块(2)的正负极分别连接在电池模组(3)两端，所述DC/DC模块(2)通过钥匙开关(13)控制上电。
5.根据权利要求1所述的一种带电加热功能的电池模组，其特征在于，所述放电回路与充电回路中还设有第一熔断器(4)。
6.根据权利要求1所述的一种带电加热功能的电池模组，其特征在于，所述第一加热回路与第二加热回路中还设有第二熔断器(9)。
Priority Applications (1)
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| CN202121507782.XU CN215300223U (zh) | 2021-07-01 | 2021-07-01 | 一种带电加热功能的电池模组 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN215300223U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118539570A (zh) * | 2024-07-25 | 2024-08-23 | 浙江旭派动力科技有限公司 | 一种锂离子启动电池控制装置 |
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2021
- 2021-07-01 CN CN202121507782.XU patent/CN215300223U/zh active Active
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